質問です。

シュレディンガーの猫

の理論を超簡単に解釈すると、要するに、

この世界とは別の世界、つまりパラレルワールドが存在するということで理解してよろしいでしょうか??

ご回答お願いします。

A 回答 (8件)

シュレーディンガーの猫の思考実験は、次のとおりです。



 まず、蓋のある箱を用意して、この中に猫を一匹入れます。箱の中には猫の他に、放射性物質のラジウムを一定量と、ガイガーカウンターを1台、青酸ガスの発生装置を1台入れて置きます。
 もし、箱の中にあるラジウムがアルファ粒子を出すと、これをガイガーカウンターが感知して、その先についた青酸ガスの発生装置が作動し、青酸ガスを吸った猫は死にます。
 しかし、ラジウムからアルファ粒子が出なければ、青酸ガスの発生装置は作動せず、猫は生き残ります。
 「一定時間経過した後、猫は生きているか死んでいるか」と言う問題です。

 ラジウムは、原子番号88の元素で元素記号は Raです。安定した同位体は存在せず、天然には4種類の同位体が存在します。
 ラジウムはアルファ崩壊してラドンになります。アルファ粒子は、陽子2個と中性子2個(ヘリウム4の原子核)からなります。アルファ粒子は不安定なラジウム核のアルファ崩壊にともなって放出されます。
 この様に、ラジウムはアルファ崩壊して、原子番号と中性子数が2減り質量数が4減るので、ラドンとなります。

 実験に使用するラジウムの全ての粒子の状態を正確に把握出来れば、実験時間内に一つでもアルファ崩壊を起こすか否か計算出来ます。その場合、猫は生きているか死んでいるか結論が導けます。それが、果たして可能なのでしょうか。

 量子力学では、粒子は波として表現し計算します。
 ドブロイは、物質を物質波の方程式①「λ= h/mV」(λ=波長・ h=プランク定数・m=物質の質量・V=物質の速度)と表現しました。


 この様に、全ての物質は波長と速度で表され計算されます。これを波動関数と言います。しかし、この「ドブロイの物質波」の方程式は、次の様な困難(=不確定性原理)を抱えています。
「不確定性原理」は、②「h/2π(パイ)m<Δx×ΔV」と表現されます。
h=プランク定数=6.629069×10^-34J*s(ジュール×秒)・π(パイ)=円周率3.141592・m=物質の質量(単位:㎏)・x=波長(単位:m)・V=速度(単位:m/秒)です。
 言葉にすると、「物質の位置を正確に確定しようとすると物質の速度が不確定になり、逆に物質の速度を正確に確定しようとすると物質の位置が不確定になる」です。

 この「不確定性原理」により、ラジウムの波長と速度を正確には確定出来ません。その為、量子物理学では、ラジウムのアルファ崩壊の過程を正確に計算することが出来ず、アルファ崩壊が実験時間内に一つでも起こったかについて、イエス・ノーの結論は出ません。
 ただ、確率的に、ラジウムのアルファ崩壊は60%起こり40%起らなかったとしか言えません。つまり、ある現象が起こったか起こらなかったかと言う相容れない2つが重なり合った状態として結論を表現するしかありません。

 冒頭に戻ります。量子力学では、アルファ崩壊が起こった確率が60%・起こらなかった確率が40%なので、実験後猫は60%死んでおり40%生きていることになります。しかし、猫が死んでいるか生きているかはお互いに相容れません。生きているか死んでいるかしかないのです。

 この様に、実験に使用するラジウムの全ての粒子の波長と速度を正確に記述することが出来れば、その中で所定時間内にアルファ崩壊する粒子があるか否か計算し結論が出ます。実験後、猫は生きているか死んでいるかはっきりします。
 しかし、量子力学の手法では「不確定性原理」により、ラジウム全ての粒子の波長と速度を正確に記述することが出来ず、所定時間内に実験に使用するラジウムの中の粒子がアルファ崩壊を起こすか否かは確率でしか表現出来ません。従って、猫は60%死んでおり40%生きていると言う矛盾した結論となるのです。

 シュレーディンガーは、量子力学の確率的表現を巨視的に見ると矛盾に陥ることを「シュレーディンガーの猫」の思考実験で表現しました。

詳細は
http://www42.tok2.com/home/catbird/syuredelinnga …
を参照下さい。
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もとは、波動関数の収縮に関する解釈において、もし、ミクロの世界でそんなことが起こるとなると、マクロの世界でシュレディンガーの猫みたいなことになるから、ミクロの解釈自体がおかしいよね!っていいう、思考実験だったと思います。

ところが今では、

・ 量子論が確立され、広く理解されることで、電子スリットの実験然り、波動関数の収縮の本質的な謎は解決していないにせよ、観測による収縮が現象論としては常識になったこと。



・ マクロの現象でも、量子論的現象が起きること。(つまり猫とまではいかないいが、電子等だけの現象でないこと)

などから、むしろ、量子論の神秘を説明する、逆の思考実験になっています。
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論理学における不完全性定理、


物理学における不確定性原理において、
決定論的な客観的存在は否定された。
(完全な公理系は無矛盾ではあり得ない、
あるいは存在の有する相補的不確定性の
決定化は無=無限不確定に還元する)

原理的な確定=本質的な因果律が存在しない事は、
物理学的な状態Aが、Bに変化する確率は、そのAが
Bになる複数のプロセスの全てを足したものとなる事から、
明らかである(=経路積分)。

それは、ミクロなレベルの話だけではなく、2本のスリットを
通してその向こうのスクリーンに電子を飛ばした場合、1個
単位で電子を飛ばしても、スクリーンに次第に描かれるのは、
2本の帯ではなく、干渉縞模様である事にも表れている。
即ち、スクリーンに1つずつ消えていく電子が、それ以前に
消えていった電子の場所を覚えていて、皆で協力しているか、
1個の電子が、2つのスリットをそれぞれ通った可能性同士が
干渉しているか、である。
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私はデコヒーレンス派です(^^;



シュレディンガーの猫の箱は外界からの影響も当然受けています。
デコヒーレンス理論によれば、外界からの熱揺らぎは、波動関数を
収縮させてしまうだろう考えられています。

デコヒーレンス理論は波動関数の収縮を具体的に計算しようと
考えている点で、私には好ましいですね。
正しいかどうかは知らんけど。
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要するにあなたは全く理解出来ていないと言うことでしょう。


多分ヒュー・エヴリットⅢ世型の量子論の多世界解釈を誤って理解したようです。
この解釈によると宇宙は刻々可付番無限数の世界に分かれ、我々はどこの世界にいるか分からない。
なお、アニメがお好きなら「ノエイン」をご覧下さい、バカバカしいが結構面白い。
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シュレディンガーの猫での一番の間違いは、箱を開けるまで猫が2つの状態の重ね合わせになってるという解釈。

少し考えれば、箱の中の観測器が観測している時点で確率は収束していることが分かる。
ところがこれが、今度は観測問題になってくる。観測とは何か、何を持って確率は収束するのか、という話。ここで古典的に『観測は人の行い』という暗黙の前提を用いると、上記の猫が重ね合わせた状態云々となってしまう(つまり間違い)。

人が居なくても(介在しなくても)観測は行われるし確率の収束は行われる。箱の中の観測器で確率は収束しているのは確かだが、その観測のどこでどのようにして確率が収束していると言えるのかは、まだよく分かっていない。
つまり、私たちはまだ自然界でどのように確率の収束が行われているのか分かっていない、ってのがシュレディンガーの猫の話の本当のところだと思います。
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シュレディンガーの猫の思考実験が述べているのは、量子力学的不確定性が観測により確定すると解釈すると、量子力学的不確定性がマクロな現象に関連付けられた場合に、マクロな現象にも量子力学的不確定性が存在し、観測によりそれが確定すると考えられるので、それがマクロな現象に対してパラドックスとなると言う事です。


その解釈の中で、多元宇宙などの考えを適用する場合もありますが、この思考実験がそれだけを解決方法として、求めるわけでは無いです。(コペンハーゲン解釈の「重ね合わせの状態」に対する問題提起である事は確かです)
実際問題、実験的には、猫に作用する機械自体がマクロな存在ですから、その機械が観測者と同等と考えれば、猫に作用する前に、量子力学的不確定性は収束してしまうと考える事が出来ます。
つまり、猫はあくまで、その機械が作用した時点で、状態が確定している事になります。
つまり、パラドックスは無い事になります。(猫に対して、量子力学的不確定性が存在すると考えた前提自体が間違っていたと言う事になります)
ただし、これは量子の重ね合わせの状態の説明にはなりません。
その説明は、いろいろな学説があると言う事です。(多元宇宙を考えるのも、その一つです)
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パラレルワールドの証明ではなく、EPRパラドックスの欠陥を指摘したものです。

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